JP3074190B2 - ルースパーツ監視装置 - Google Patents

ルースパーツ監視装置

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JP3074190B2
JP3074190B2 JP03040492A JP4049291A JP3074190B2 JP 3074190 B2 JP3074190 B2 JP 3074190B2 JP 03040492 A JP03040492 A JP 03040492A JP 4049291 A JP4049291 A JP 4049291A JP 3074190 B2 JP3074190 B2 JP 3074190B2
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、原子炉装置の流体流路
内のルースパーツ監視装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】原子炉やこれに接続する上記発生部等、
原子炉の蒸気や液体が流動する管路からなる各種循環系
において、装置部品の脱落が生じるとこの脱落部品(ル
ースパーツ)により各種機器が損傷を受けたり、内部流
体の流れが阻害される等の問題が生じる。原子力技術は
他の技術分野以上に安全性が強く要求されるものであつ
て、ルースパーツの発生は極力低減する必要があり、ま
たルースパーツが発生したならば、その事実を早く察知
し、かつ発生部位およびこのルースパーツの移動状態を
正確に検知する必要がある。
【0003】このため従来からいろいろの対策が考えら
れており、本願出願人も特願昭57−178567号、
特願昭57−212687号、特願昭58−11983
4号、特願昭61−233443号、特願昭62−17
1853号、特願昭63−40379号、特願昭63−
155468号、特願昭63−317313号、特願平
2−4711号のような出願を行つている。従来の原子
力プラントのルースパーツ監視装置においては、原子路
や蒸気発生器のような1次冷却系の各機器に取付けた検
出器(例えば加速度計)にて検出されたルースパーツの
インパクト波形の値が、各機器に発生する通常のノイズ
(例えばポンプやモーターの運転音、あるいは流体の流
動音など、これらをバツクグランドノイズという)に比
し、一定比率以上の大きさであればハイアラーム警報を
発することにしている。また、ルースパーツ監視装置に
は、各機器に取付けた検出器の検出信号の正誤を判断す
るロケータという装置が内蔵されており、このロケータ
では各検出器からの信号の正誤を判断する機能を持たせ
ていた。その正誤判断の基準としては、(イ)50ミリ
秒(mmsec)以内にハイアラーム警報の受信回数が
1回の場合は誤信号とみなす。その理由は、鋼中の音速
は3m/ミリ秒であり、50ミリ秒間には150mの距
離を伝わることになる。各機器に取付けた検出器間の距
離は最大20m程度であり、ルースパーツが発生してい
るのであれば、短時間内に付近の検出器から多数の信号
が発信されるはずである。(ロ)0.5ミリ秒以内に3
つ以上の警報が受信されたときは誤信号とみなす。検出
器の配置上、0.5ミリ秒以内に3つ以上の警報が受信
されることは、ほとんどあり得ないことであり、これは
各検出器から制御盤までを接続するケーブル間で電気的
ノイズを誘導して発したパルス信号である可能性が高い
ためである。以上(イ)および(ロ)の場合は、信号調
整器、検出器をリセツトすると同時に、集中警報器やロ
ケータなどもリセツトし、データをキヤンセルすること
にしていた。
【0004】その他の場合は、妥当なルースパーツ警報
と判断して、集中警報器による警報を発し、テープレコ
ーダの自動起動、外部警報の発生、プリンタによる記録
などを行つていた。この記録と同時に、作動している外
部警報とテープレコーダを除いて装置の全構成機器をリ
セツトすることにしている。そして、外部警報が発令さ
れるたびに、運転員は監視装置のところまで出向き、外
部警報を一応停止して、オーデイオモニタで現場に異常
音があるかどうか確認する。さらに、テープレコーダを
停止し、プリンタの打出し時間ならびにオーデイオモニ
タの聴音結果を記録用紙に記録するなどの諸作業を行つ
ていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では警報
が発生した場合にその警報が、原子炉装置のどの部位か
らどのパーツが脱落したかについては全く情報が得られ
ず、プラントの損傷の程度を知ることはできないという
問題があつた。本発明の目的は上記のような欠点を改善
し、ルースパーツの発生場所の推論とルースパーツとな
つた構造物の推論を行い、プラント運転員にその情報を
提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、原子炉装置
の流体流路内のルースパーツの監視装置において、流体
流路を構成する各機器に取付けられた複数個の検出器
と、該検出器からの信号を感知する異音感知部と、該異
音感知部で感知した信号に基づいて推論する推論部と、
推論結果を表示する表示部を備え、 前記推論部が、 ルー
スパーツがプラント構造物に衝突した位置と衝突エネル
ギーをエネルギーの距離衰退データおよび感知エネルギ
ーから推論する位置・エネルギー推論手段と、 推定した
衝突位置までに至るルースパーツの流出ルートと流出ル
ートの流速をプラント構造データより推論する衝突ルー
ト推論手段と、 機器のパーツデータの中から、推定した
衝突位置で推論した衝突エネルギーを発生し得る可能性
のあるパーツが流出経路上に存在するか否かをチエック
するルースパーツ推論手段と、 前記エネルギーの距離衰
退データ、プラント構造データ、機器のパーツデータな
どの推論に必要なデータを記憶する記憶手段とを有し
前記表示部は、前記ルースパーツ推論手段で得た推定し
た衝突位置で推論した衝突エネルギーを発生する可能性
のある候補パーツを表示する表示手段であることにより
達成される。
【0007】
【作用】複数の検出器から得られた信号からルースパー
ツがプラント構造物に衝突した位置とエネルギーを推定
する機能と、その推定した位置からルースパーツの落下
経路を推定する機能と、その経路上にあるルースパーツ
となるおそれのあるパーツをリストアツプし、推定した
エネルギーからその妥当性をチエツクしてルースパーツ
となつたパーツの推論を行い、運転員に表示する。
【0008】
【実施例】図1に本発明の実施例を示す。機器1に取付
けられた検出器2で検出された信号は、異音感知部3に
導かれ、ルースパーツと疑わしいかどうかを判定する。
その手法については、従来技術で述べた方法や、特願昭
63−317313号、特願昭63−155468号、
特願昭63−40379号等の技法が提案されている。
これらの処理を施した後、ルースパーツと判定した場合
には、推論部4へ信号を導く。推論部4では得られた信
号から3点測量の要領で位置を推定し、記憶部8に蓄え
たエネルギーの距離減衰データおよび感知エネルギーか
ら衝突エネルギーを推定する「位置、エネルギー推論
部」5により、位置および衝突エネルギーを推定する。
衝突ルート推論部6では推定した衝突位置に至るまでの
ルースパーツの流出ルートを記憶部8に蓄えたプラント
構造データより推論する。又、同時にその推論した流出
ルートの流速を推論する。ルースパーツ推論部7では、
予めリストアツプして記憶部8に蓄えている機器のパー
ツの中から、推定した衝突した位置に、推定した衝突エ
ネルギーを発生し得る可能性のあるパーツが流出経路上
に存在するかどうかをチエツクする。候補となつたパー
ツは表示部9に表示する。
【0009】推論部4の構成部分の作用について説明す
る。位置、エネルギー推論部5では検出した信号間の時
間差を求め、位置を推定する。図2に示すように、衝突
点Pから発した音は、Pから距離の近い順に検出する。
検知した検出器(センサ)A,B,Cの位置と、点Pの
位置との距離d1 ,d2 ,d3 の関係をd1 >d2 >d
3 とすると、各センサで検出した波形は図3のようにセ
ンサCの波形を先着(第1チヤンネルと呼ぶことにす
る)としてセンサB,Aの順に時間差t1 ,t2 を伴つ
たものとなる。時間差t1 ,t2 は機器中の音速をvK
とすると、
【数1】t1 =(d2 −d3 )/vK , t2 =(d1
−d3 )/vK となる。従つて、時間差t1 ,t2 が計測できれば、そ
れを決定する点Pを逆算することができる。点Pの位置
が分かれば、第1チヤンネルと衝突点Pとの距離d(図
2ではd3 )を求めることができるため、そのセンサで
のエネルギーの距離減衰データ(図4)を用いてセンサ
が感知したエネルギーから衝突エネルギーを推定する。
エネルギーの距離減衰データはプラント試運転時等に各
機器のヒツテイングテストを実施して求めておき、記憶
部8に記憶しておく。
【0010】衝突ルート推論部6では、衝突点Pへ機器
のパーツが流出するルートを推論する。例えば図5のよ
うに、機器を複数個の要素に分割し(分割要素11)、
各要素間へパーツが流出可能かどうかを定義しておく。
ルースパーツ衝突位置Pを含む要素13に至るまでのル
ースパーツ流出ルート12を順次さかのぼり、流出ルー
トに該当する要素をリストアツプする。又、各要素には
流体の速度データをベクトル14として記憶部8に記憶
しておく(図6)。すなわち、流速とその方向性であ
る。これはプラント状態によつて異なるので、運転状況
によつて流体の比重量のデータとともに変更するように
する。流出ルートに該当する要素の流速の平均値Vを求
める。今、重力加速度の方向を正にとり、上向きの流速
Vが働いているとすると、ルースパーツに働く抵抗Dは
次式で示される。
【数2】D=(1/2)ρV2D S ρ;流体の比重 V;流速 CD ;抵抗係数 S;代表
面積(抗力を受ける面積)従つて、ルースパーツに働く
力Fは
【数3】F=Mg−D g;重力加速度 M;重量 この力を受けながら落下すると仮定し、その加速度をα
とすれば、
【数4】F=Mα 数3,数4により、
【数5】α=F/M=g−(D/M) ルースパーツとなつたパーツの取付け高さをhT 、衝突
点Pの高さをhP とすれば、衝突エネルギーEは、
【数6】E=Mα(hT −hP
【0011】従つて、衝突エネルギーと位置および流出
ルートの流速と流体の比重が分かれば、ルースパーツの
可能性を推論することが可能となる。そのためには、図
7に示したような、機器を構成するパーツの重量M、抵
抗係数CD、代表面種S、パーツの設置されている分割
要素NO、および高さデータ等を含んだパーツリストを
記憶部8に記憶しておき、数2〜数6を用いて、ルース
パーツとなつた可能性のあるパーツをリストアツプす
る。リストアツプしたパーツは表示部9に表示する。
【0012】衝突エネルギーと重量の関係がうまくマツ
チしない場合は、パーツの一部分が欠落したことも考え
られるので、各パーツの何%相当の重量であれば、他の
条件を満足し得るかについてもチエツクする。流失ルー
ト、流速については、本実施例では機器を分割した要素
に分けて考えたが、一つのパーツに対して流出ルートと
流速について計算して決定しておく方式も考えられる。
すなわち、図7で示したパーツリストの項目に入れてお
く。この方式だと検索が早いことが予想される。しかし
ながら、プラント負荷変化等でプラント状態が変化する
ことを想定すると、流速については複数の条件を持つ必
要があり、条件変更の容易な要素分割する方式の方が良
いと考えられる。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、検出した信号がルース
パーツとなた可能性のある部品を知ることができるの
で、プラント損傷程度を把握でき、プラントの安全性を
保つための操作(プラント停止等)をするための判断材
料を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるルースパーツ監視装置の一実施例
のブロツク図である。
【図2】ルースパーツが衝突した際に発生した音響信号
が複数個のセンサに検知される様子を示す説明図であ
る。
【図3】図2のセンサが検知した信号の波形図である。
【図4】エネルギーの距離減衰のカーブの一例を示す特
性図である。
【図5】機器を要素に分割してルースパーツ衝突位置に
至るまでの流出ルートを探索する様子を示す説明図であ
る。
【図6】上記の要素における流速分布を示す説明図であ
る。
【図7】ルースパーツの可能性となるパートリストの説
明図である。
【符号の説明】
1 機器 2 検出器 3 異音感知部 4 推論部 5 位置、エネルギー推論部 7 ルースパーツ推論部 8 記憶部 9 表示部
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21C 17/04 G21C 17/00 G01N 29/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原子炉装置の流体流路内のルースパーツ
    の監視装置において、流体流路を構成する各機器に取付けられた複数個の検出
    器と、該検出器からの信号を感知する異音感知部と、該
    異音感知部で感知した信号に基づいて推論する推論部
    と、推論結果を表示する表示部を備え、 前記推論部が、 ルースパーツがプラント構造物に衝突した位置と衝突エ
    ネルギーをエネルギーの距離衰退データおよび感知エネ
    ルギーから推論する位置・エネルギー推論手段と、 推定した衝突位置までに至るルースパーツの流出ルート
    と流出ルートの流速をプラント構造データより推論する
    衝突ルート推論手段と、 機器のパーツデータの中から、推定した衝突位置で推論
    した衝突エネルギーを発生し得る可能性のあるパーツが
    流出経路上に存在するか否かをチエックするルースパー
    ツ推論手段と、 前記エネルギーの距離衰退データ、プラント構造デー
    タ、機器のパーツデータなどの推論に必要なデータを記
    憶する記憶手段とを有し前記表示部は、前記ルースパーツ推論手段で得た推定し
    た衝突位置で推論した衝突エネルギーを発生する可能性
    のある候補パーツを表示する表示手段である ことを特徴
    とするルースパーツの監視装置。
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